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基于CC-Link总线的变频器管理系统

   日期:2013-03-23     来源:工控之家网    作者:工控之家    浏览:65    评论:0    

1 引言

  随着国民经济的发展,越来越多的汽车品牌选择在中国建厂。据不完全统计,中国现有汽车厂家六十几家,主要分布在华东、华南沿海地带。华南地区特别是广州,汇集了日本主要的汽车品牌。中国汽车工业自动化水平不断提高,但与发达国家相比,其自动化水平还有距离。fa产品的使用,是实现中国汽车工业自动化和电气化的关键。汽车制造的主要工艺可分为冲压、焊装、涂装、总装四大车间。冲压车间内,钢板被冲成汽车的各个部分,并运送到焊装车间进行车体焊接,初步成型的车体在涂装车间进行预处理、密封和喷涂,再到总装车间,安装其余的座椅、轮胎等部件。贯穿四大工艺,实施钢板传送、车体运输的就是输送设备。输送设备上使用了大量的变频器,这些变频器分布在车间的各处,而且变频器型号、种类不同,变频器的参数设置项目和内容也往往不同。以往的状况是,需要耗费大量人力物力,进行变频器运行状态监视和变频器的参数管理,到每一台变频器前记录运行参数以及更改状况。一旦出现某个变频器参数设置异常,且不能及时发现并改正,可能影响整个输送设备运行,进而影响正常生产。为了解放劳动力,提高自动化水平,对各个变频器实行总线连接,分散放置,集中管理。同时考虑到变频器的控制特点,引进变频器参数管理系统。利用这套系统,可以在人机界面上查看各个变频器的运行状态,对变频器参数设定管理权限,防止与生产操作无关人员随意改动变频器参数,被更改的参数内容,更改后的数值及标准的参数数值,在人机界面上会以特殊的字体及颜色显示出来,方便管理人员跟踪查看。下面将从系统组成、变频器参数设置、plc程序书写、人机界面画面设计等几个方面进行介绍。

2 变频器参数管理系统硬件设计

  2.1 plc产品选择

  q系列plc是采用模块化的结构形式的中大型plc产品,这里使用了具备5个i/o插槽的主基板q35b,用来安装模块,并提供给模块间电力信号和数据信号的传输。

  q61p,电源模块。输入电源采用100-240伏交流电压,转换为5v/6a直流电,供给各模块。

  q02hcpu,高性能cpu模块,28k步程序,约合112kb的程序容量,最大8192输入/输出点数,可以满足大规模设备的控制要求。模块本身配置了通用usb接口,可以方便连接电脑,实现cpu同电脑间高速的数据传输。

  qj61bt11,cc-link总线主站/本地站模块。cc-link采用屏蔽双绞线连接,156kbps到10mbps五种传输速,t形中继器扩展后的距离最大可达13.2km,最多可以连接64个物理节点,包括远程i/o站,远程设备站,智能设备站多种站类型。由于cc-link这些卓越的特点,使得cc-link总线在工厂应用中,起到至关重要的作用。

  2.2 变频器产品选择

  高性能通用型变频器a700系列产品具有高水平的运行性能、广泛的使用环境、便利的维护特点及各类简易操作的实用功能。强大的网络通信功能,使a700支持多种通信方式和现场总线。这里选加了a7nc选件卡,从而使变频器可以作为远程设备站,连接到cc-link总线中。一个cc-link主站模块,可以连接最多42个变频器,从而实现各个车间多台变频器的远程控制。

  2.3人机界面产品选择

  gt15是三菱1000系列人机界面中的高性能产品,15英寸高亮度、宽视角tft显示设备,65536真色彩显示,使画面的表现力更加丰富;更多高级附加功能,可扩展到存储容量,满足客户设计复杂工程的需求。

  2.4系统连接

  将a7nc安装在a740变频器第三个安装口上,用cc-link专用三芯屏蔽电缆,da-da(蓝色线),db-db(白色线),dg-dg(黄色线),sld同fg内部短接,sld连接屏蔽层,fg接地,按照图1的接线方法,连接安装了cc-link选件变频器和cc-link主站模块qj61bt11。在da-db之间,需连接110欧姆、1/2瓦的终端电阻。

  q系列高性能cpu通过基板上的总线接口,以q总线形式连接人机界面产品gt1575,通过q总线连接,可是实现数据高速传输,连接距离可达13.2米。变频器、人机界面和plc的连接完成示意图如图2所示。

3 相关参数及程序

  3.1变频器的参数设置

  设置变频器参数,使变频器按照参数内容,实现用户要求。参数设置可以通过变频器面板,或者变频器操作软件fr-configurator。

  更改变频器的操作模式,对应79号、340号参数。使变频器可以运行在网络模式下。

  542号参数,变频器站号设定。一个cc-link网络中,可以连接64个站,因此站号设置范围为1-64,但是,可以连接变频器的个数不能超过42个。按照表1设置以上参数。

  543号参数,设置通讯速率。设置的通讯速率,同cc-link网络中其他站的速率必须一致。参考表2设置543号参数。本文中,543号参数设置为4,以10mbps的速度传输。

  设置变频器占用站数,544号参数,cc-link扩展设定。版本不同,变频器可以传输的数据容量不同。根据表3,这里544号参数设置值为1,循环通信时,变频器可以发送32位、4字的信息,接收32位、4字信息。

  3.2 plc的参数

  q系列cc-link主/本地站模块,可以采用设置软件gx-developer进行参数设置,使参数设置简单方便。在“gx-developer”双击“参数”-“网络参数”,选择cc-link网络参数,cc-link主/本地站模块进行参数设置。q系列高性能plc可以安装64个cc-link主/本地站模块,使用软件可以对8个模块实施参数设置。对应该系统的参数设置如图3所列。

  图3中,a——起始地址 ,cc-link主/本地站模块在基板上的地址;

  b——类型,cc-link主/本地站模块,用作主站或是本地站;

  c——模式,选择使用cc-link版本1还是cc-link版本2;

  d——连接的从站个数。根据连接物理站的数目设置。这里只连接一个变频器;

  e——远程输入/远程输出,使用循环传输把位数据送到各个站,把存储该信息的区域用rx和ry表示。在主站中,输入数据为rx,输出数据为ry;

  f——远程读/远程写,使用循环传输把字数据送到各个站,把存储该信息的区域用rwr和rww表示。在主站中,输入数据为rwr,输出数据为rww;

  g——特殊继电器、特殊寄存器的刷新。用于存储cc-link网络连接状态的位信息、字信息。

  3.3人机界面的设计

  利用三菱人机界面设计软件gt-designer2 进行gt1575的画面设计。

  利用变频器输出信号(见表4),在画面上配置位开关,对主站模块的输出信号进行操作,通过循环传输,将主站模块输出信号的状态传送给变频器,从而实现对变频器的远程控制。例如ryn0刷新到cpu的y1010,因此,对y1010置位,就可以实现变频器正转。部分画面见图4。

  变频器传送给主站的状态信号,在主站模块侧用rx接收,rx刷新到cpu的x1000,因此在画面上配置位指示灯,显示x1000的状态,就可以显示变频器的运行状态,见表5。例如,x1002代表运转,在画面上直接配置x1002的指示灯,可以显示变频器是否在运转。利用x1000和x1001的互锁电路,输出的线圈状态,可用于显示变频器的正/反转。图5给出了部分监视用程序和画面。

  利用读寄存器rwr,输入变频器的状态信息,在人机界面上,配置各种仪表,可以直观表现变频器的转速、电流等。

  利用写寄存器rww,输出变频器的命令信息,通过网络模式更改变频器的参数。在人机界面上,配置了如图7的参数设置表格,在表格里可以看到,参数的号码、单位、初始值、现在值、设定值等,其中“初始值”,表示变频器的出厂设置,“设定值”表示设备商根据生产工艺提供的标准值,“现在值”表示变频器当前运行的参数。“现在值”和“设定值”之间存在比较关系,当两者相等时,“现在值”以红色字体显示,当两者不相同时,“现在值”以绿色加粗字体表示,提醒有人修改了参数。两者的比较,即字体的变换,在人机界面中,采用对象脚本编程实现。

  在人机界面上还配置了辅助的操作。cc-link网络中连接多个变频器时,在一个人机界面中,通过站号更改,可以切换控制每站的变频器;登陆功能,限制画面修改的权利,没有得到授权,则只能监视变频器的运行状态、运行信息,而不能修改;参数误修改后,通过“设定值”复制到“现在值”,可以批量还原参数;更改工艺时,可以将“现在值”复制到“设定值”作为新的设定标准。

4 结束语

  可视化的人机界面取代了以往的操作面板,具有显示文字信息、图像信息以及触摸输入等功能;cc-link总线,可以远程连接多种设备类型,采用总线的连接方式,提高了数据传输速度、减少了接线成本和人工成本;a700系列变频器支持的多种网络功能,实现了变频器分散放置、集中管理。用人机界面、qplc、变频器组成的操作系统,在汽车生产中有着重要作用,得到汽车输送设备制造商的肯定,并表示在某汽车厂新的输送线上,会采用该系统。

 


 

 

 
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